黄土高原半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量与土壤干燥化效应的模拟

Simulation of biomass and soil desiccation of Robinia pseudoacacia forestlands on semi-arid and semi-humid regions of China's Loess Plateau

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摘要黄土高原人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林地深层土壤干燥化现象普遍发生,日益严峻地威胁着人工植被建设成效.分析和比较半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量演变趋势、深层土壤干燥化发生规律和区域分布特征差异,能够为黄土高原因地制宜地营造刺槐林提供科学依据.在WinEPIC模型气象、土壤和作物参数数据库组建与模拟精度验证的基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了1957-2001年黄土高原半湿润地区洛川和长武、半干旱地区延安和固原等地1-45年生刺槐林地生物量演变规律和深层土壤干燥化效应.结果表明:洛川、长武、延安和固原的刺槐林地连年净生产力模拟值在5-8年生时达到最大值后,随着降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势,其平均值分别为5.33×10~3、4.56×10~3、4.03×10~3和3.35×10~3kg·hm~(-2)·a~(-1);1-7年生刺槐林地年耗水量高于同期年降水量,导致林地0-10 m土层土壤强烈干燥化,洛川、长武、延安和固原刺槐林地年均土壤干燥化速率分别为164.3、165.7、187.1和190.0 mm·a~(-1),8-45年生刺槐林地有效含水量在0-250 mm的较低水平上随降水量变化而波动;1-9年生刺槐林地0-10 m土层土壤湿度剖面分布变化剧烈,土壤湿度逐年降低且土壤干层逐年加厚.7-9年生时土壤干层厚度已经超过10 m,8-45年生刺槐林地2-10 m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态;洛川和长武刺槐林地水分生产力较高且相对稳定,刺槐林地生长期可以超过45年;而延安和固原刺槐林地水分生产力较低且稳定性差,刺槐林稳定生长期不超过40年.